El principal aprovechamiento de estos residuos es la obtención de energía a través de la combustión

La gasificación: una alternativa al aprovechamiento energético de los subproductos del olivar

Rafael Guzmán¹, Helios Alguacil¹, Abraham Gila¹, María de la Paz Aguilera¹, Antonio Jiménez¹, David Vera², Gabriel Beltrán¹

IFAPA Centro Venta del Llano, 23620 Mengibar, Jaén.
Departamento de Ingeniería Eléctrica, Escuela Politécnica Superior de Linares, Universidad de Jaén, Avda. de la Universidad S/N, 23700 Linares, Jaén

28/04/2025

Andalucía se mantiene como líder mundial en la producción de productos del olivar, destacando principalmente en la elaboración de aceite de oliva y aceituna de mesa. El cultivo del olivar se extiende sobre 1.600.000 hectáreas aproximadamente en la comunidad, lo que supone cerca del 50% de la superficie agrícola total de la región.

A pesar del largo periodo de sequía que viene atravesando la región, la producción media de aceituna se encuentra en 5.800.000 toneladas. De ellas, aproximadamente el 90-93% se destinan a la producción de aceite de oliva mientras que el resto van a la producción de aceituna de mesa.

La industria olivarera andaluza cuenta con un tejido empresarial compuesta por aproximadamente 1.700 entidades, incluyendo almazaras y entamadoras dedicadas a la producción de aceite de oliva y aceitunas de mesa. Este entramado agroindustrial permite que Andalucía aporte alrededor del 81% de la producción nacional de aceite de oliva.

Subproductos del olivar

Además de su relevancia económica en cuanto a la producción, comercialización y venta de aceite de oliva y aceituna de mesa de gran calidad, la actividad industrial del sector genera diversos subproductos con distintas aplicaciones como la alimentación animal, mejora del suelo y producción de bioenergía. Entre los principales subproductos se encuentran:

Hojín o hoja de olivo: Resulta de la limpieza de la aceituna en las almazaras y representa alrededor del 8% del peso de la aceituna procesada. Se utiliza en alimentación animal y como biomasa para generación de energía térmica.
Alperujo: Es el principal subproducto del proceso de extracción de aceite (figura 1), constituyendo entre el 75% y el 80% del volumen de aceituna procesada. Se caracteriza por tener una humedad elevada (65-80%) y está compuesto por una pequeña fracción de aceite, fragmentos de hueso y restos de pulpa de la aceituna. Tras su transporte a las industrias orujeras, se procede a la extracción del aceite residual y al secado del orujo para facilitar su aprovechamiento energético.
Hueso de aceituna: Se genera tanto en la extracción de aceite como en la producción de aceituna de mesa, representando aproximadamente el 6-8% de la aceituna molturada. Su alto poder calorífico y bajo contenido en cenizas lo hacen ideal para la generación de energía térmica en ámbitos industriales y domésticos.
Orujillo: Es el residuo resultante del secado del alperujo y la extracción del aceite residual. Con un poder calorífico de 4.200 kcal/kg en base seca, se utiliza en la producción de energía térmica y eléctrica en plantas de combustión, además de servir como combustible en las propias extractoras para sus necesidades energéticas.
Restos de poda del olivar: El mantenimiento del olivar implica podas periódicas que garanticen el estado óptimo de producción, generando entre 1,5 y 2 toneladas de residuos por hectárea, lo que supone aproximadamente 3.000.000 de toneladas anuales en Andalucía. Tradicionalmente, estos restos se incorporan al suelo como enmienda orgánica, aunque su uso en la generación de energía ha ido en aumento en los últimos años.

Figura 1. Alpeorujo en balsa auxiliar. Elaboración propia

Como se desprende de los principales usos de los subproductos del olivar y de la extracción del aceite de oliva virgen, el principal aprovechamiento de estos residuos es la obtención de energía a través de la combustión. Este proceso se ha convertido en una alternativa viable dentro del sector olivarero, ya que permite valorizar residuos generados en grandes volúmenes. Sin embargo, el uso de esta tecnología conlleva una serie de inconvenientes que han limitado de forma significativa su implantación:

Altos requerimientos de biomasa: Las plantas de combustión requieren una gran cantidad de biomasa para un funcionamiento eficiente, estimándose un consumo medio de 7.000 toneladas por megavatio (t/MW) instalado. Esto limita la viabilidad de proyectos de gran envergadura, ya que la disponibilidad de biomasa puede no ser suficiente para abastecer grandes instalaciones de manera continua sin generar problemas logísticos o sobreexplotación de recursos locales.
Dificultad en la evacuación de la energía generada: La ubicación de las plantas de biomasa está condicionada por la proximidad a las áreas de producción de los subproductos del olivar, que suelen estar en zonas rurales con infraestructuras eléctricas limitadas. La falta de redes de distribución adecuadas dificulta la evacuación eficiente de la energía generada, lo que restringe su integración en el sistema eléctrico y limita el desarrollo de nuevas plantas.
Elevadas inversiones y baja rentabilidad: La construcción de plantas de combustión de biomasa requiere inversiones considerables, con costes que oscilan entre 3 y 5 millones de euros por megavatio instalado (M€/MW). Este elevado coste de capital, sumado a los desafíos operativos y de mantenimiento, reduce la rentabilidad del modelo de negocio, especialmente en ausencia de incentivos o ayudas específicas que fomenten su desarrollo.

Dada la existencia de estos obstáculos, resulta evidente que la aplicación de modelos de aprovechamiento de los subproductos basados en el autoconsumo energético —tanto térmico como eléctrico— podría aportar importantes beneficios al sector. La reducción de la huella de carbono es una de las ventajas más destacadas, al disminuir la dependencia de fuentes de energía externas y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero asociadas al transporte y tratamiento de los subproductos.

Además, el autoconsumo energético permitiría aumentar la eficiencia y competitividad de las propias almazaras, al proporcionarles una fuente de energía local y sostenible, reduciendo costes operativos y mejorando su sostenibilidad económica y medioambiental.

Para lograr este objetivo, una alternativa tecnológica madura y con gran potencial es la gasificación, un proceso que transforma la biomasa en un gas combustible. Esta tecnología presenta diversas ventajas frente a la combustión tradicional, como una mayor eficiencia en la conversión de energía, menor producción de emisiones contaminantes y la posibilidad de generar tanto electricidad como calor de forma combinada (cogeneración). En este sentido, la gasificación podría representar una solución clave para la valorización de los subproductos del olivar, promoviendo la transición hacia un modelo de producción más sostenible y optimizado para el sector.

La tecnología de gasificación

La gasificación es un proceso termoquímico estructurado que se lleva a cabo en un reactor en condiciones controladas, en el cual, se introduce una biomasa que será transformada en un gas combustible. Se trata de una reacción autotérmica, lo que significa que la propia biomasa suministra la energía necesaria para su desarrollo. A través de este proceso, una biomasa sólida con bajo contenido de humedad (menos del 20%) se convierte en un gas combustible conocido como syngas (gas de síntesis) y en un subproducto sólido llamado biochar.

La composición del syngas resultante varía en función del tipo de biomasa utilizada como materia prima. En la Tabla 1 se presenta el rango de variación de la composición del syngas según las características de la biomasa.

Tabla 1. Composición del syngas producido a partir de la gasificación de diferentes biomasas. Elaboración propia.

Aunque existen diferentes configuraciones de los reactores de empleados para gasificación, los reactores tipo downdraft constituyen la mejor opción para aplicaciones de pequeña y mediana escala, ya que produce un syngas más limpio, adecuado para la generación de energía y motores térmicos, con menor inversión y mantenimiento.

La gasificación para aprovechamiento energético del syngas puede dividirse en tres fases principales:

Proceso de Gasificación: Ocurre en el reactor, donde la biomasa se transforma en syngas y biochar a través de cuatro etapas a diferentes temperaturas.
Acondicionamiento: Se eliminan impurezas, humedad y alquitranes mediante filtros y sistemas de lavado.
Aprovechamiento energético del syngas: Aunque el syngas tiene bajo poder calorífico, puede aprovecharse para generar energía térmica o eléctrica mediante distintos procesos.

En el proceso de gasificación tipo downdraft, la biomasa atraviesa cuatro etapas en orden descendente: secado, pirólisis, oxidación y reducción. Cada una ocurre en un rango específico de temperatura y genera reacciones que, en conjunto, producen el syngas (Figura 2).

Secado: La biomasa ingresa por la parte superior del reactor y se calienta entre 70 °C y 200 °C, evaporando la humedad residual y generando vapor de agua.
Pirólisis: A temperaturas de 200 °C a 600 °C, la biomasa se descompone en ausencia de oxígeno, iniciando la formación del biochar y generando alquitranes.
Oxidación: En esta fase, el carbón reacciona con el oxígeno, liberando energía térmica a 1000-1100 °C. Esto descompone los alquitranes y produce CO2, vapor de agua y carbón a altas temperaturas.
Reducción: También llamada gasificación, ocurre entre 700 °C y 800 °C, donde el CO2 y el vapor reaccionan con el carbón a altas temperaturas para generar los principales componentes del syngas: H2, CH4 y CO.

Figura 2. Esquema resumen de las etapas de gasificación en el interior de un reactor. Elaboración propia

Después de su generación, el syngas debe ser acondicionado para su uso, hasta un nivel de limpieza que varía según su aplicación. Si se emplea directamente en un quemador aire-gas, basta con un lavado a presión con agua para eliminar partículas grandes que podrían causar hollín o bloqueos en los sistemas de mezcla y propulsión.

En cambio, para su uso en cogeneración, es imprescindible un tratamiento más exhaustivo para garantizar un gas de alta pureza. Esto reduce el desgaste y minimiza la necesidad de mantenimiento en los motores de combustión. Para ello se requiere el empleo de distintos filtros.

Gasificación de subproductos del olivar

Para demostrar que es posible valorizar mediante la tecnología de gasificación los subproductos del olivar, se ha instalado una planta de gasificación con reactor tipo Downdraft en el IFAPA Centro Venta del Llano en colaboración con el Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Escuela Politécnica Superior de Linares de la Universidad de Jaén, en el marco del proyecto GASOLIVE (Figura 3).

Figura 3. Planta piloto de gasificación instalada en IFAPA Venta del Llano. Elaboración propia

Para este tipo de reactores, es necesario que la biomasa presente algunas características que deben cumplirse para asegurar un proceso eficiente y limpio. Las principales características que deben tener la biomasa a gasificar son:

Contenido en humedad inferior al 20%
Contenido en cenizas inferior al 15%
Granulometría homogénea entre 5 – 30 mm para mantener un buen nivel de circulación de los gases en el reactor que faciliten las reacciones.

En el proceso de gasificación se podrían utilizar como biomasa el alpeorujo, el hueso de mayor tamaño, incluso hojín o restos de poda, aunque en estos dos últimos casos la presencia de la hoja eleva demasiado el nivel de cenizas y habría que eliminarlas, lo que elevaría mucho el coste de su aprovechamiento mediante esta tecnología.

Para garantizar el buen funcionamiento del proceso de gasificación con alpeorujo, es necesario peletizar la materia prima. De esta manera, se consigue homogeneizar la alimentación del reactor con tamaños de partícula similares, optimizando el flujo de gases en el interior del reactor y, por tanto, todo el proceso de producción de syngas y biochar.

De acuerdo con las experiencias llevadas a cabo en los procesos de demostración de la tecnología en la planta piloto, la gasificación del pellet de alpeorujo, produce un volumen de syngas de 2 – 3 Nm3 por cada kilogramo de pellet empleado, siendo el flujo total para los ensayos ejecutados de entre 45-60 Nm3/h. De esta manera, se ha podido comprobar que, para un consumo de 18-20 kg/h de pellet de alpeorujo, se pueden generar hasta 13 kW de energía eléctrica y 30 kW de energía térmica recuperable. Por tanto, 1 kg de pellet procesado mediante esta tecnología de gasificación, produce alrededor de 0,65 kWh de energía eléctrica y 1,5 kWh de energía térmica en forma de agua caliente a través del sistema de cogeneración.

La composición del syngas obtenido de la gasificación del alpeorujo pelletizado se muestra en la Tabla 3.

Tabla 3. Composición del syngas producido a partir de la gasificación de alpeorujo. Elaboración propia.

Como se ha indicado, en el proceso de se genera biochar (15% sobre la cantidad de biomasa utilizada). Se trata de un carbón vegetal con apariencia negruzca y aspecto poroso. Al utilizarse alpeorujo pelletizado, en el proceso se recupera el biochar en forma de pellets en su mayoría como puede apreciarse en la Figura 4.

Figura 4. Biochar de alpeorujo peletizado. Elaboración propia.

El biochar es un material con múltiples beneficios para el suelo, lo que lo hace ideal como enmienda orgánica. Entre sus cualidades desatacan:

Alta capacidad de retención de humedad: Puede absorber y almacenar su propio peso en agua, favoreciendo la disponibilidad hídrica para los cultivos.
Mejora del rendimiento agrícola: Su aplicación en suelos y sustratos ha demostrado efectos positivos en el crecimiento de las plantas y la producción y calidad del aceite de oliva. En IFAPA Centro Venta del Llano (Mengibar), se está desarrollando un ensayo de aplicación a una parcela de olivar (Figura 5) para demostrar su efecto sobre la planta, la producción y la calidad del aceite de oliva.
Optimización de la estructura del suelo: Aumenta la aireación y la permeabilidad, evitando la compactación y favoreciendo el desarrollo radicular.
Descontaminación del suelo: Ayuda a reducir la presencia de metales pesados y residuos de fitosanitarios, mejorando la calidad del suelo en áreas degradadas y/o contaminadas.
Captura y fijación de carbono: Su alta resistencia a la descomposición lo convierte en un sumidero de CO2 muy eficaz. Cada kilogramo de biochar incorporado al suelo puede fijar hasta 2,8 kg de CO2, contribuyendo a la mitigación del cambio climático.

Figura 5. Imagen del campo de ensayo de aplicación de biochar en olivar sito en el IFAPA Centro Venta del Llano de Mengibar. Elaboración propia

Además de valorizar los subproductos del olivar, la tecnología de gasificación, gracias a su flexibilidad y eficiencia, permite incorporar otras biomasas procedentes de la agroindustria andaluza. Entre ellas se incluyen la cáscara de almendra y pistacho, restos vegetales de cultivos hortofrutícolas, astillas de gestión forestal, podas de jardines y parques urbanos, entre otros. En general, cualquier biomasa con un tamaño uniforme y una humedad inferior al 20% es apta para este proceso.

Otro desafío que esta tecnología podría abordar es la gestión del digestato sólido generado en plantas de biodigestión. Si se somete a un tratamiento adecuado, como el secado y compactado en forma de pellets, puede utilizarse como materia prima para obtener syngas y biochar, facilitando su gestión y contribuyendo a la sostenibilidad del proceso. Asimismo, se estudia la posibilidad de gasificar otras biomasas problemáticas, como el alga asiática, una especie invasora que afecta gravemente a la costa de Cádiz y que se está expandiendo por el Mediterráneo.

Por tanto, la gasificación constituye una posible solución para la gestión de residuos vegetales y biomásicos en Andalucía, abriendo así nuevas oportunidades para su aprovechamiento.

Agradecimientos

Este artículo ha sido redactado dentro de las actividades del proyecto de demostración PP.RSRR2.RSRR2300.002 GASOLIVE: Demostración de un sistema de gasificación de subproductos del olivar y de la extracción del aceite de oliva para la obtención de energía y fertilizantes orgánicos. Financiado al 75% por el Fondo Europeo Agrícola de Desarrollo Rural, dentro de la submedida 1,2 del Programa de Desarrollo Rural de Andalucía 2014- 2022.